Behnoush Khammar, Francisco Fernández-Lima, Pedro Fernández de Córdoba, Juan A Monsoriuand, Juan Carlos Castro-Palacio. A Method for the Dynamics of Vortices in a Bose-Einstein Condensate: Analytical Equations of the Trajectories of Phase Singularities. Phys. Scr. (2025) 100 075920. DOI: 10.1088/1402-4896/addf1c.
Abstract:
The geometric parameters of nanoparticles can be modified and controlled through irradiation with femtosecond laser pulses at the localized surface plasmon resonance (LSPR). Previous work has shown that under specific conditions of laser fluence, pulse duration, particle size, and the thermal properties of the solvent, hollow gold nanospheres can form when solid gold nanospheres are irradiated. In this article, we explore these conditions for a range of nanoparticle sizes (10–50nm) of practical interest towards applications in an aqueous solvent using molecular dynamics simulations. Laser energy deposition is simulated by heating the particle from 300Kto 3000 K, followed by cooling to room temperature using a Langevin thermostat, which mimics an implicit solvent. We investigate the structural dynamics of the particle during both heating and cooling processes upon irradiation with a single femtosecond laser pulse. Our results indicate that an in silico methodology can be established to guide the synthesis of nanoparticles with tailored geometric properties. We analyse the aspect ratio, cavity size, and relative size changes both at the final state and throughout the dynamic process. Our findings contribute to efforts towards supporting applications in energy, environmental, and biomedical fields.
Aplicación:
Este artículo ejemplifica, desde un caso de uso en ciencia de materiales, una metodología cuantitativa y reproducible de “diseño guiado por simulación” transferible a los objetivos de futurización y optimización de sistemas complejos en la huerta: mediante simulaciones de dinámica molecular (LAMMPS) y un barrido sistemático de parámetros (tamaño de nanopartícula 10–50 nm; calentamiento/enfriamiento que emula un pulso láser y un medio acuoso con termostato de Langevin), se establece un procedimiento in silico para predecir y controlar morfologías finales (tamaño de cavidad, espesor de pared, razón de aspecto) y umbrales operativos (p. ej., tamaño mínimo para estabilizar cavidad y estabilidad morfológica por debajo de ~500 K), con el propósito explícito de “guiar la síntesis” hacia propiedades a medida y aplicaciones en energía, medioambiente y sensórica/biomedicina. Este proyecto se alinea con la línea de herramientas cuantitativas/IA y la integración con sensorización y visualización: (i) formaliza cómo un modelo computacional puede convertir variables de proceso en decisiones de diseño; (ii) aporta un marco de calibración y validación cruzada con evidencia experimental; y (iii) sirve como ejemplo sólido de transferencia metodológica desde la simulación y la física de sistemas a la predicción y gestión de variables agrarias y de mercado (optimización de condiciones, identificación de umbrales, y generación de recomendaciones operativas basadas en modelos).